DigiLernFlow-Struktur · Fachlehrplan Informatik Gymnasium

Informatik als DigiLernFlow-Struktur

Unterrichtssequenz/Thema = Goal · Meilensteine = Tasks · detaillierte Inhalte = Inhaltskarten

Quelle: Fachlehrplan Informatik Gymnasium Sachsen-Anhalt, 01.08.2022. Der Fachlehrplan weist Schuljahrgang 9, Schuljahrgang 10 und die Qualifikationsphase 11/12 aus.

Grundidee der Umsetzung

Die Kompetenzschwerpunkte des Wahlpflichtfaches Informatik werden als Goals angelegt. Fachliche Lernschritte, Projekte, Modellierungen, Implementierungen, Tests, Bewertungen und Reflexionsimpulse werden als Taskkarten formuliert. Begriffe, Modelle, Code-Beispiele, UML-Diagramme, Datenbankmodelle, Sicherheitsaspekte und Projektmaterialien werden als Inhaltskarten vorbereitet.

DLF-Logik: Ein Goal bildet eine Unterrichtssequenz ab. Tasks strukturieren den Weg. Inhaltskarten liefern Erklärung, Beispiel, Modell, Code, Simulation, Selbsttest, Prompt, Arbeitsblatt, Projektauftrag oder Reflexionsimpuls.

Inhaltsübersicht

9Algorithmen interpretieren und entwickeln 9Daten codieren und Verarbeitung verstehen 10Algorithmen- und Datenstrukturen implementieren und testen 10Technische und theoretische Grundlagen von Informatiksystemen verstehen 11/12Kurs 1: Objektorientiertes Modellieren 11/12Kurs 2: Daten erfassen, strukturieren und verarbeiten 11/12Kurs 3: Software Engineering und Projektarbeit 11/12Kurs 4: Aktuelle Entwicklungen der Informatik im gesellschaftlichen Kontext

Kompakte Gesamtstruktur

Jahrgang/Kurs	Inhaltsbereich	Goal / Unterrichtssequenz	Fachlehrplan-Bezug
9	Algorithmen	Algorithmen interpretieren und entwickeln	Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 9: Algorithmen interpretieren und entwickeln
9	Information und Daten	Daten codieren und Verarbeitung verstehen	Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 9: Daten codieren und ihre Verarbeitung verstehen
10	Programmierung / OOP	Algorithmen- und Datenstrukturen implementieren und testen	Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 10: Algorithmen- und Datenstrukturen implementieren und testen
10	Informatiksysteme / Sprachen	Technische und theoretische Grundlagen von Informatiksystemen verstehen	Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 10: Technische und theoretische Grundlagen von Informatiksystemen verstehen
11/12	Objektorientierung	Kurs 1: Objektorientiertes Modellieren	Kurs Qualifikationsphase: Objektorientiertes Modellieren
11/12	Datenbanken	Kurs 2: Daten erfassen, strukturieren und verarbeiten	Kurs Qualifikationsphase: Daten erfassen, strukturieren und verarbeiten
11/12	Software Engineering	Kurs 3: Software Engineering und Projektarbeit	Kurs Qualifikationsphase: Software Engineering und Projektarbeit
11/12	Informatik und Gesellschaft	Kurs 4: Aktuelle Entwicklungen der Informatik im gesellschaftlichen Kontext	Kurs Qualifikationsphase: Aktuelle Entwicklungen der Informatik im gesellschaftlichen Kontext

Digitale Informatikwerkzeuge und DLF-Erweiterungen

Entwicklungsumgebungenvisuelle und textbasierte Programmierung, Tests und Fehlersuche organisieren

ModellierungswerkzeugeUML, Automaten, ER-Modelle, Netzwerkmodelle und Diagramme erstellen

SimulationenAutomaten, Netzwerke, Schaltungen, Smart-Home, KI oder Datenflüsse erproben

LearningcardsBegriffe, Modelle, Syntax, Algorithmen, Datenstrukturen und typische Fehler

HTMLDocsProgrammier-, Modellierungs-, Datenbank- und Projektarbeitsblätter

PromptcardsCode-Erklärung, Fehlersuche, Testfallplanung, Modellkritik und Projektdokumentation

RecallGrundbegriffe, Operatoren, Diagrammtypen, Netzwerkkonzepte und SQL wiederholen

JournalLernspuren: modelliert …, implementiert …, getestet …, bewertet …, nächster Schritt …

Goals für Informatik

Goal: Algorithmen interpretieren und entwickeln

Inhaltsbereich: Algorithmen · Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 9: Algorithmen interpretieren und entwickeln

Algorithmen werden als beschreibbare, testbare und implementierbare Problemlösungen verstanden; endliche Automaten erweitern die algorithmische Sicht auf zustandsbasierte Systeme.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Handlungsabläufe algorithmisch beschreiben	Alltagsabläufe in klare Schritte zerlegen Algorithmus, Programmiersprache und Entwicklungsumgebung einführen Eigenschaften von Algorithmen herausarbeiten
2. Algorithmische Grundbausteine verwenden	Anweisung und Anweisungsfolge Verzweigung Wiederholung Bausteine in Handlungsabläufen wiedererkennen
3. Variablen als Speicherplätze nutzen	Variablenkonzept anschaulich einführen Werte speichern, verändern und ausgeben Variablen in einfachen Algorithmen anwenden
4. Algorithmen grafisch und verbal darstellen	Struktogramm, Flussdiagramm oder blockbasierte Darstellung verbale Beschreibung Darstellungsformen vergleichen
5. In visueller Programmiersprache implementieren	Algorithmus in Scratch, MakeCode oder ähnlicher Umgebung umsetzen Sensoren/Aktoren als Erweiterung Fehler schrittweise finden
6. Algorithmen testen und weiterentwickeln	Testfälle planen Fehler erkennen und korrigieren Verbesserungen aus Testergebnissen ableiten
7. Endliche Automaten modellieren	zustandsbasierte Systeme erkennen Zustände und Übergänge beschreiben Automatentafel und Zustandsdiagramm wechselseitig übertragen
8. Algorithmen in der Lebenswelt bewerten	Nutzen und Gefahren von Algorithmen reflektieren Ressourcenbedarf diskutieren ethische Aspekte einfacher Systeme besprechen

Goal: Daten codieren und Verarbeitung verstehen

Inhaltsbereich: Information und Daten · Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 9: Daten codieren und ihre Verarbeitung verstehen

Informationen, Daten, Codierung, Rechneraufbau, Betriebssysteme, Netzwerke und logische Grundschaltungen werden als Grundlagen von Informatiksystemen erschlossen.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Daten und Information unterscheiden	Daten als Darstellungsform Information als kontextbezogene Interpretation von Daten Beispiele aus Alltag und Informatiksystemen
2. Daten codieren und Maßeinheiten nutzen	Zahlensysteme und Codierung Datenmengen, Speicherkapazität, Dateigrößen und Übertragungsvolumen Codierung praktisch erproben
3. Dateiformate analysieren	Dateiformate Anwendungen zuordnen Dateiformate vergleichen und transformieren Lebensdauer von Daten technisch und rechtlich beurteilen
4. EVA-Prinzip und Rechneraufbau verstehen	Eingabe, Verarbeitung, Ausgabe Hardwarekomponenten und Aufgaben Rechnermodell nach John von Neumann
5. Betriebssysteme vergleichen	Nutzerverwaltung, Dateiverwaltung, Prozessverwaltung Grundfunktionen erläutern Betriebssysteme kriteriengeleitet vergleichen
6. Daten lokal und in Netzwerken verwalten	Datenverwaltung im Netzwerk grundlegende Verhaltensnormen in Netzwerken Datensicherheit und Zusammenarbeit
7. Logische Grundschaltungen verstehen	NICHT, UND, ODER Schaltfunktionen analysieren Schaltnetz oder Schaltwerk simulieren
8. Nachhaltigkeit und Informatiksysteme reflektieren	technische Parameter bewerten Ressourcenverbrauch exemplarisch betrachten Nachhaltigkeitsindikator eines Informatiksystems diskutieren

Goal: Algorithmen- und Datenstrukturen implementieren und testen

Inhaltsbereich: Programmierung / OOP · Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 10: Algorithmen- und Datenstrukturen implementieren und testen

Textbasierte Programmierung, Klassen, Objekte, Attribute, Methoden, Datentypen, UML und Testen werden zu einem strukturierten Problemlösungszyklus verbunden.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Textbasierte Programmierung vorbereiten	Syntax einer Programmiersprache Zuweisungs- und Vergleichsoperatoren arithmetische und logische Operatoren
2. Algorithmische Grundbausteine implementieren	Sequenz, Verzweigung, Wiederholung in Code umsetzen Fehlermitteilungen interpretieren Programme schrittweise testen
3. Variablen und Datentypen anwenden	Variablenkonzept als Speichermodell einfache und strukturierte Datentypen unterscheiden Operationen auf Daten nutzen
4. Objektorientierte Grundbegriffe klären	Klasse, Objekt, Instanz Attribut und Methode Methode mit und ohne Rückgabewert
5. Klassen implementieren und testen	Klassen mit Attributen und Methoden erstellen Instanzen erzeugen Testfälle anwenden und Testergebnisse auswerten
6. UML als Darstellungsform nutzen	Klassendiagramm Objektdiagramm Klasse, Objekt, Attribut und Methode darstellen
7. Such-, Sortier- oder Verschlüsselungsverfahren bearbeiten	Problemlösungszyklus an einem Verfahren durchlaufen Entscheidungen begründen Effizienz und Zielerreichung ansatzweise bewerten
8. Dokumentation und Fehlerbehandlung einüben	Algorithmen sachgerecht dokumentieren einfache Formen der Fehlerbehandlung nutzen Ergebnisse präsentieren

Goal: Technische und theoretische Grundlagen von Informatiksystemen verstehen

Inhaltsbereich: Informatiksysteme / Sprachen · Kompetenzschwerpunkt Schuljahrgang 10: Technische und theoretische Grundlagen von Informatiksystemen verstehen

Formale Sprachen, Akzeptoren, Netzwerke, Protokolle, Ports, Dienste und Sicherheitsmaßnahmen werden als technische und theoretische Grundlagen von Informatiksystemen modelliert.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Natürliche und formale Sprachen unterscheiden	Syntax und Semantik Anwendungsgebiete formaler Sprachen Notwendigkeit exakter maschinell ausführbarer Regeln begründen
2. Einfache formale Sprachen beschreiben	Alphabete, Terminalzeichen, Worte Syntaxdiagramme Worte einer Sprache erzeugen und prüfen
3. Akzeptoren modellieren und implementieren	endlicher Automat als Akzeptor Fehlerzustände begründen formale Sprache, die ein Automat akzeptiert, darstellen
4. Grenzen automatisierter Systeme reflektieren	Turing-Test als Beispiel Automatisierung und ihre Grenzen Folgen für eigenes Handeln und Bewertung
5. TCP/IP-Netzwerke verstehen	Aufbau und Funktionsweise Schichtenmodell Adressierung, Adressauflösung und Routing
6. Netzwerkstrukturen modellieren und simulieren	Heim- oder Schulnetzwerk analysieren Peer-to-Peer und Client-Server unterscheiden Netzwerkstrukturen simulieren oder real aufbauen
7. Dienste, Protokolle und Ports nutzen	Netzwerkdienste einrichten und anwenden Protokolle und Ports erläutern Funktionalität über Schichtenmodell beschreiben
8. Schutz und Sicherheit in Netzwerken anwenden	Firewall, Virenschutz, Backup grundlegende Verhaltensregeln Datensicherheit und Datenschutz vergleichen

11/12

Goal: Kurs 1: Objektorientiertes Modellieren

Inhaltsbereich: Objektorientierung · Kurs Qualifikationsphase: Objektorientiertes Modellieren

Objektorientierte Analyse, UML, Klassen, Objekte, Beziehungen, Prozesse, Implementierung und Testverfahren werden zur Modellierung komplexerer Systeme genutzt.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Problemstellungen mit UML analysieren	Anwendungsfalldiagramme nutzen Akteure und Anwendungsfälle bestimmen Problemstellung dokumentieren
2. Objektorientierte Analyse durchführen	beteiligte Objekte erkennen Eigenschaften, Operationen und Beziehungen bestimmen Klassen ableiten
3. Prozesse modellieren	Aktivitätsdiagramm oder Zustandsdiagramm Abläufe fachsprachlich beschreiben Diagramme als Kommunikationsmittel nutzen
4. Klassen implementieren	Methoden mit Parameterlisten Wert- und Referenzparameter Konstruktoren, Überladung und ggf. Destruktor
5. Objekte dynamisch verwalten	Objekte erzeugen und entfernen dynamische Datenstrukturen nutzen Objekte speichern und laden
6. Kommunikation zwischen Objekten organisieren	Methodenaufrufe Schnittstellen zwischen Klassen Module und Bibliotheken einbinden
7. OOP-Konzepte begründen und bewerten	Abstraktion begründen Geheimnisprinzip anwenden Vererbungskonzept auf einfache Sachverhalte übertragen
8. Testen und Reflexion	Testverfahren anwenden Programme analysieren eigene Lösungen bewerten und nächste Arbeitsschritte ableiten

11/12

Goal: Kurs 2: Daten erfassen, strukturieren und verarbeiten

Inhaltsbereich: Datenbanken · Kurs Qualifikationsphase: Daten erfassen, strukturieren und verarbeiten

Datenbankentwurf, ER-Modell, relationale Schemata, Schlüssel, Normalisierung, Abfragen sowie Datenschutz und Datensicherheit werden praxisnah modelliert.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Miniwelt und Anforderungen analysieren	Entitäten, Attribute und Beziehungen erkennen Kardinalitäten bestimmen Anforderungsanalyse dokumentieren
2. ER-Modell erstellen	Entity-Relationship-Diagramm zeichnen Relationen mit Kardinalitäten darstellen Modell diskutieren und verbessern
3. Relationales Schema ableiten	ER-Modell in relationales Schema überführen Primär- und Sekundärschlüssel bestimmen Schlüsselattribute bewerten
4. Normalisierung durchführen	erste, zweite und dritte Normalform Datenbankanomalien erkennen Lösch-, Einfüge- und Aktualisierungsanomalien vermeiden
5. Datenbankmanagementsysteme verstehen	Datenbank und DBMS unterscheiden Funktionen eines DBMS begründen Datenbankmodelle bewerten
6. Abfragesprache anwenden	Daten abfragen, filtern, sortieren und verknüpfen Operationen auf Daten ausführen Abfrageergebnisse interpretieren
7. Daten rechtskonform erfassen und verarbeiten	Datenschutz und Datensicherheit Datenhaltung beurteilen rechtskonforme Verarbeitung reflektieren
8. Projekt: Datenbankentwurf	geeignete Miniwelt modellieren Datenbank implementieren oder erweitern Dokumentation und Präsentation

11/12

Goal: Kurs 3: Software Engineering und Projektarbeit

Inhaltsbereich: Software Engineering · Kurs Qualifikationsphase: Software Engineering und Projektarbeit

Ein größeres Softwareprojekt wird von Analyse und Spezifikation über Entwurf, Implementierung, Test, Dokumentation und Präsentation organisiert.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Projektidee und Auftrag klären	Problem aus Erfahrungswelt auswählen Auftraggebergespräch führen Zielsetzungen für Endprodukt ableiten
2. Problemlösungszyklus planen	Analyse, Entwurf, Implementierung, Test, Reflexion Zeitmanagement und Rollenverteilung Regeln der Zusammenarbeit vereinbaren
3. Anforderungen spezifizieren	funktionale und nichtfunktionale Anforderungen Qualitätskriterien Softwareergonomie berücksichtigen
4. Technischen Entwurf erstellen	Objekte und Klassen ableiten Schnittstellen vereinbaren Teilprobleme so aufteilen, dass Synergieeffekte entstehen
5. Implementierung organisieren	Teillösungen selbstständig oder im Team realisieren Module zusammenführen Quellen rechtskonform nutzen
6. Test und Qualitätssicherung durchführen	Teillösungen und Endprodukt verifizieren und validieren Fehler dokumentieren Verbesserungen ableiten
7. Datenschutz, Datensicherheit und Nachhaltigkeit bewerten	Datenhaltung analysieren Schutzmaßnahmen beurteilen Nachhaltigkeit des Softwareprojektes abschätzen
8. Projektdokumentation und Präsentation erstellen	Zwischenergebnisse dokumentieren Abläufe grafisch darstellen Endprodukt sachgerecht präsentieren

11/12

Goal: Kurs 4: Aktuelle Entwicklungen der Informatik im gesellschaftlichen Kontext

Inhaltsbereich: Informatik und Gesellschaft · Kurs Qualifikationsphase: Aktuelle Entwicklungen der Informatik im gesellschaftlichen Kontext

Aktuelle Informatiksysteme, KI, virtuelle Welten, soziale Netzwerke, Ressourcenverbrauch, Technikfolgen und lebenslanges Lernen werden analysiert und bewertet.

Meilenstein / Task	detaillierte Inhalte / Inhaltskarten
1. Aktuelle Informatiksysteme analysieren	technische, informatische, ökologische und soziale Perspektive komplexe Informatikinhalte modellieren Wechselwirkungen darstellen
2. Chancen, Risiken und Missbrauchsmöglichkeiten bewerten	Möglichkeiten und Grenzen von Informatiksystemen Technikfolgenabschätzung Handlungsstrategien ableiten
3. Systeme künstlicher Intelligenz untersuchen	KI-Anwendungen analysieren Grundprinzipien exemplarisch modellieren Möglichkeiten, Grenzen und Missbrauch bewerten
4. Virtuelle Welten und 3D-Modellierung einordnen	Gestaltung von Informatiksystemen virtuelle Räume und Interaktion Anwendungen und gesellschaftliche Folgen
5. Soziale Netzwerke und Kollaboration reflektieren	soziale Integration und Teilhabe kollaboratives Arbeiten Auswirkungen auf Kommunikation und Lernen
6. Ressourcenverbrauch von Informatiksystemen bewerten	ökologische Auswirkungen Nachhaltigkeitsindikatoren Digitalisierung und Klimaschutz
7. Lebenslanges Lernen ableiten	gesellschaftliche Folgen der Digitalisierung diskutieren Rückschlüsse auf eigenes Verhalten ziehen Handlungsstrategien für lebenslanges Lernen formulieren
8. Projekt: aktuelle Entwicklung bearbeiten	Smart-Home aufbauen oder simulieren KI-System implementieren oder trainieren Lernmanagementsystem analysieren Simulationsstudie durchführen

Hinweis zur Weiterverarbeitung

Diese HTML-Struktur ist als Planungs- und Importvorlage für DigiLernFlow gedacht. Im nächsten Schritt können zu jedem Goal konkrete Learningcards, Programmieraufgaben, HTML-Arbeitsblätter, UML-/ER-Vorlagen, Promptcards, Recall-Karten und Projektaufträge ergänzt werden.

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